(57)【要約】【課題】簡便な構成で角度位置の精度が高く安価なセンサ付きブラッシレスＤＣモータを提供する。【解決手段】電機子コイルを巻きつけたステータコアと、シャフトに固着された回転子と、シャフトに取り付けられたセンサ用マグネットと、磁気センサと、駆動回路素子が搭載された駆動回路基板と、ステータコア、回転子及び駆動回路基板とを収容するモータケースとを備えた駆動回路内蔵型センサ付きブラッシレスモータにおいて、回転子は、シャフトの駆動出力側のみに並べて設けられる複数個のベアリングを介してモータケースに軸支され、センサ用マグネットは、回転子に対してベアリングが設けられた側とは反対側のシャフトの端部に取り付けられたマグネット保持板により保持されると共に、駆動回路基板に配置した位置検出用マグネットセンサと対向させて配置させた。【選択図】図１
2010284007.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電機子コイルを巻きつけたステータコアと、該ステータコアの内側に回転可能に配置されシャフトに固着された回転子と、前記シャフトに取り付けられた位置検出センサ用マグネットと、該位置検出センサ用マグネットの位置を検出する位置検出センサと、前記電機子コイルを通電制御するための駆動回路素子が搭載された駆動回路基板と、前記ステータコア、前記回転子及び駆動回路基板とを収容するモータケースとを備えた駆動回路内蔵型センサ付きブラッシレスモータにおいて、
前記回転子は、シャフトの出力端側のみに並べて設けられる複数個のベアリングを介して前記モータケースに軸支され、前記位置検出センサ用マグネットは、前記回転子に対して前記ベアリングが設けられた側とは反対側のシャフトの端部に取り付けられたマグネット保持板により保持されると共に、前記駆動回路基板に配置した前記位置検出センサと対向させて配置されたことを特徴とする駆動回路内蔵型センサ付きブラッシレスモータ。
【請求項２】
請求項１記載の駆動回路内蔵型センサ付きブラッシレスモータにおいて、前記マグネット保持板は、円板状に形成された保持板本体と、その保持部本体の周縁部に設けられ前記位置検出センサ用マグネットを係止する係止壁とを有することを特徴とする駆動回路内蔵型センサ付きブラッシレスモータ。
【請求項３】
請求項２記載の駆動回路型センサ付きブラッシレスモータにおいて、前記マグネット保持板の外径は、前記回転子の外径と同じ或いは前記回転子の外径未満であることと特徴とする駆動回路内蔵型センサ付きブラッシレスモータ。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項記載の駆動回路内蔵型センサ付きブラッシレスモータおいて、
前記電機子を巻きつけたステータコア及び前記回転子は、高熱伝導部材で形成されたモータケースに収容され、前記駆動回路基板は、前記モータケースに連結し低熱伝導部材で形成された基板ケースに固定されていることを特徴とする駆動回路内蔵型センサ付きブラッシレスモータ。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項記載の駆動回路内蔵型センサ付きブラッシレスモータにおいて、前記複数個のベアリングは、互いに隣接して並設されていることを特徴とする駆動回路内蔵型センサ付きブラッシレスモータ。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか１項記載の駆動回路内蔵型センサ付きブラッシレスモータにおいて、前記複数個のベアリングは、ベアリングスペーサを介して隣接して並設されていることを特徴とする駆動回路内蔵型センサ付きブラッシレスモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの回転制御を行う駆動回路を内蔵したセンサ付きブラッシレスモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
ブラッシレスモータとそのモータの駆動制御する駆動制御回路基板とが１つのケース内に収容された駆動回路内蔵型ブラッシレスモータがある。その駆動回路内蔵型ブラッシレスモータには、モータ回転子の磁極の位置を検出するセンサを備えたセンサ付きブラッシレスＤＣモータと、磁極位置検出センサを具備せずに、電機子コイルの誘導電圧等から磁極位置を検出する回路技術を用いたセンサレスブラッシレスモータがある。センサ付きブラッシレスモータは、低回転域での制御が可能であり、低回転駆動時に起こりうるモータの脱調を防ぐことができる。
【０００３】
駆動回路内蔵センサ付きブラッシレスＤＣモータにおいては、車両への搭載を考慮して小型化の要望が高く、部品点数や組付工数の増加を抑止しつつ、駆動回路部等を冷却することができるものが望まれる。この要望に応えるものとして、モータ軸の回転に伴って、センサマグネットに形成された羽根部によりカバー内やキャンのロータ側内において、ステータコアの通電によって発熱した熱の伝熱路を形成し、部品点数や組付工数の増加を防止しつつ冷却するブラッシレスモータがある（例えば、特許文献１）。
【０００４】
また、ロータマグネット及びセンサマグネットの磁極の一致精度が高められるため、センサターゲットを、パーマロイ等の磁性体により形成するとともに、その回転中心軸方向における端面をロータマグネットの回転中心軸方向における端面を当接させることにより磁化させるようにしたものブラッシレスモータがある（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１７５０９０号公報
【特許文献２】特開２００８−１０９７７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、小型化や冷却化を図った従来の駆動回路内蔵型のブラッシレスモータは、モータケース内に、回転子、電機子コイル、磁極位置検出用の磁気センサ及び駆動回路基板を配置する構造上、以下のような課題がある。
【０００７】
例えば、特許文献１のブラッシレスモータは、駆動回路基板上に磁気センサ（ホールＩＣ）を設け、モータ回転子の軸受けの外側にセンサマグネットを固定するために、モータ回転子の角度位置とセンサマグネットの位置にずれが生じるとモータの効率を悪化させることがある。
【０００８】
また、例えば、特許文献２のブラッシレスモータは、センサマグネット（又はセンサターゲット）をモータ回転子と軸受けの間に設け、その近傍にセンサを設置するため、モータの発熱がセンサを劣化させる問題や、センサの基板と駆動回路基板が別のため電気的接続が必要、組立困難や高価になる場合がある。
【０００９】
本発明の目的は、上記課題を解決すべく、簡便な構成で角度位置の精度が高く安価な駆動回路内蔵型センサ付きブラッシレスモータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成すべく本発明に係る駆動回路内蔵型センサ付きブラッシレスモータは、電機子コイルを巻きつけたステータコアと、該ステータコアの内側に回転可能に配置されシャフトに固着された回転子と、前記シャフトに取り付けられた位置検出センサ用マグネットと、該位置検出センサ用マグネットの位置を検出する位置検出センサと、前記電機子コイルを通電制御するための駆動回路素子が搭載された駆動回路基板と、前記ステータコア、前記回転子及び駆動回路基板とを収容するモータケースとを備えた駆動回路内蔵型センサ付きブラッシレスモータにおいて、前記回転子は、シャフトの出力端側のみに並べて設けられる複数個のベアリングを介して前記モータケースに軸支され、前記位置検出センサ用マグネットは、前記回転子に対して前記ベアリングが設けられた側とは反対側のシャフトの端部に取り付けられたマグネット保持板により保持されると共に、前記駆動回路基板に配置した前記位置検出センサと対向させて配置されたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、簡単な構成で安価に作製でき、かつ回転子の角度位置の精度を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る第１の実施形態のブラッシレスモータの構成を示す断面図である。
【図２】本発明に係る第２の実施形態のブラッシレスモータの構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１は、第１の実施形態の駆動回路内蔵型センサ付きブラッシレスＤＣモータの構成を示す断面図である。図１に示すように、駆動回路内蔵型センサ付きブラッシレスＤＣモータ（以下、単に「モータ」と称する）１は、モータケース９内に、電機子コイル１５を巻きつけたステータコア５と、ステータコア５の内側に回転可能に配置されシャフト１に固着された回転子（マグネットロータ）４と、電機子コイル１５を通電制御するための駆動回路素子１６が搭載された駆動回路基板１１とを備える。
【００１５】
モータケース９は、主にステータコア５、電機子コイル１５、シャフト１及び回転子４を収容する略円筒状のモータケース本体（キャン）６と、モータケース本体６の一開口端側に連結し駆動回路基板１１を取り付ける基板ケース８と、その基板ケース８に連結し駆動回路基板１１のキャップとなるケースキャップ１４とで構成される。シャフト１には回転子４が固定され、シャフト１の一端はモータの駆動出力を伝達する出力端１ａであり、シャフト１の他端側に駆動回路基板１１が配置される。以下、シャフト１の駆動回路基板側１ｂとは、シャフト１の回転子４が取り付けられた位置１ｃよりも駆動回路基板１１側を示し、シャフト１の駆動出力端側１ｄとは、シャフト１の回転子４が取り付けられた位置１ｃよりも出力端１ａ側（駆動回路基板側１ｂとは反対側）を示す。
【００１６】
モータケース本体６は高熱伝導率材料で形成され、基板ケース８は低熱伝導率材料で形成される。高熱伝導率材料としてはアルミニウム等の金属材料があげられ、モータケース本体６は、アルミダイカストで形成される。低熱伝導率材料としては樹脂があげられる。
【００１７】
モータケース本体６には、駆動回路基板側１ｂに開口しステータコア５及び電機子コイル１５を取り付け、回転子４を収容するモータ本体収容部６１と、モータ本体収容部６１に連通しシャフト１のボールベアリング（以下、単に「ベアリング」と称する）２を圧入固定するベアリング嵌装部６２と、ベアリング嵌装部６２に連通しオイルシール７を圧入固定するオイルシール嵌装部６３と、オイルシール嵌装部６３に連通し駆動回路基板側１ｂとは他端側に開口し、シャフト１の出力端１ａが挿通される出力端挿通部６４とが設けられている。
【００１８】
モータ本体収容部６１の内周にはステータコア５がネジ３１で締結固定され、ステータコア３１には電機子コイル１５が巻装される。ステータコイル５は、回転子４の外側に位置し、回転子４との間にエアギャップ（回転空隙）を有する。
【００１９】
シャフト１の駆動出力側１ｄ（ただし、シャフト全体の中央部）では、互いに隣接する２つのベアリング２（２ａ，２ｂ）がベアリング嵌装部６２内に圧入固定され、シャフト１は２つのベアリング２により回転自在に軸支されている。ベアリング２の外輪２１はベアリングに与圧を加える弾性部材で形成されたベアリングホルダ３により固定され、ベアリングホルダ３はネジでモータケース本体６に締結固定される。また、シャフト１の駆動出力側１ｄ（ただし、駆動出力端１ａの近傍）では、オイルシール嵌装部６３内にオイルシール７が圧入固定される。
【００２０】
シャフト１は、モータケース本体６に基板ケース８取り付けた分、駆動回路基板側１ｂに延長され、その先端部に回転子４の磁極位置を検出するための位置検出センサ用マグネット１０が設けられる。位置検出センサ用マグネット１０は、シャフト１の先端部に取り付けらえたマグネット保持板３０上に固定される。マグネット保持板３０は、円板状の保持部本体３１と、保持部本体３１の外縁部に設けられ、位置検出センサ用マグネット１０を係止する係止壁３２とを有する。本実施形態では、係止壁３２は、保持本体部３１の外縁部を折り曲げて形成される。係止壁３２は、回転子４の回転により位置検出センサ用マグネット１０に掛かる遠心力で、位置検出センサ用マグネット１０がマグネット保持板３０から落ちること防ぐ。マグネット保持板３０の外径は、回転子４の外径とほぼ等しく形成される。また、マグネット保持板３０の外径は回転子４の外径より小さく形成されてもよい。
【００２１】
基板ケース８にはモータの駆動回路１６が搭載された駆動回路基板１１がネジ３３により締結固定される。駆動回路基板１１に搭載された駆動回路１６には、モータ端子１９を介してステータコア５に巻かれた電機子コイル１５が導通されている。駆動回路基板１１の位置検出センサ用マグネット１０に対向した位置には、位置検出センサ用マグネット１０の位置を検知するための位置検出センサ（磁気センサ，例えばホールＩＣ）１２が設けられる。基板ケース８にはキャップケース１４がネジ３４により締結固定される。ケースキャップ１４は、アルミニウム等の高熱伝導性材で形成され、表面には、冷却用フィン１７が設けられた冷却ケースである。ケースキャップ１４と駆動回路基板１１との間には放熱効果を高めるための冷却シート１３が挟み込まれる。
【００２２】
本実施形態のモータは、互いに隣接して設けた２個のベアリング２によりシャフト１の中央部を固定しシャフト１の傾きを防止する。モータは、２つのベアリング２をシャフト１の駆動出力側１ｄに設け、シャフト１の駆動回路基板側１ｂにはベアリング２が無い構成を有するため、位置検出センサ用マグネット１０と駆動回路基板１１に設けた位置検出用センサ１２を近接させることができる。位置検出用マグネット１０と駆動回路基板１１に設けた位置検出用センサ１２とを互いに近接させる構成としたことにより、回転子４の角度位置（位置検出センサ用マグネットの位置）を精度良く検出することができると共に、駆動回路１６とセンサ検出用の回路とを同一の基板（駆動回路基板１１）に搭載させることができ、回路間の電気的接続や組立てが容易な構成とすることができる。
【００２３】
回転子４及び位置検出センサ用マグネット１０は、シャフト１に取り付けた磁性材（着磁前の回転子及び位置検出用マグネット）が着磁器に挿入されて着磁されてなる。本実施形態では、位置検出センサ用マグネット１０の外径を回転子４の外径と略同じ、或いは位置検出センサ用マグネット１０の外径を回転子４の外径より小さくすることにより、着磁前の回転子とマグネットを同時に着磁器に挿入して、着磁させることができる。着磁前の回転子と位置検出用マグネットを組み立てた後、位置検出センサ用マグネット１０と回転子４を同時に着磁を行うことで、位置検出センサ用マグネット１０の磁極数と位置を回転子４と同じ磁極数と位置に保持することができる。ひいては、磁極の位置ずれを防止でき、モータの効率低下を抑制することができる。
【００２４】
ステータコア５に通電させると電機子コイル１５は発熱し、その熱はモータケース本体６に伝熱する。基板ケース８がなく高熱伝導材で形成されたモータケース本体６に駆動回路基板１１が取り付けられた従来の構成では、電機子コイル１５で発生した熱は、モータケース本体６を介して駆動回路基板１１に伝熱しやすくなる。しかしながら、本実施形態のモータによれば、駆動回路基板１１は樹脂等の低熱伝導率材料で形成された基板ケース８に取り付けられているので、電機子コイル１５の熱が基板ケース８に伝熱しにくく、駆動回路基板１１への伝熱を少なく抑えることができる。
【００２５】
また、シャフト１の駆動回路基板側１ｂにはベアリング２を設けない構成であるため、位置検出センサ用マグネット１０をステータコア５から十分遠い位置に設けることでき、駆動回路基板１１への伝熱を少なく抑えることができる。
【００２６】
第２の実施形態について説明する。図２は、第２の実施形態のモータの構成を示す断面図である。図２に示すように、本実施形態のモータの基本的な構成部分は、上述した図１のモータとほぼ同様であり、同一構成部分には、図１に場合と同一の符号を付してある。ただし、本実施形態のモータは、シャフト１を軸支する２つのベアリング２ａ，２ｂの間にベアリングスペーサ２５を設けた点において図１のモータと異なる。
【００２７】
ベアリングスペーサ２５は、２つのベアリング２ａ，２ｂと同様に、シャフト１に周囲に配置された円筒形或いは中空円板形の金属体である。本実施形態のベアリングスペーサ２５は、ベアリング２ａ，２ｂの内輪２２ａ，２２ｂ程度の外径を有する中空円筒体である。オイルシール７側のベアリング２ａは、ベアリング嵌装部６２内で圧入固定され、回転子４側のベアリング２ｂ及びベアリングスペーサ１５は、ベアリング嵌装部６２内でシャフト径方向において間隙を有するが、ベアリングホルダ３にてベアリング２ｂの外輪２１ｂをシャフト軸方向に荷重を加えて固定される。
【００２８】
本実施形態のモータは、第１の実施形態と同様の作用効果を有する。さらに、本実施形態では、２つのベアリング２ａ，２ｂの間にベアリングスペーサ２５を設けたことにより、ベアリングホルダ３によるシャフト軸方向の荷重は、回転子側のベアリング２ｂの外輪２１ｂからボール２３ｂ、内輪２２ｂ、ベアリングスペーサ２５、オイルシール７側のベアリング２ａの内輪２２ａ、ボール２３ａ、外輪２１ａ、モータケース本体６へ伝達し、２つのベアリング２ａ、２ｂのクリアランスを吸収する。これにより、位置検出用センサ1２と位置検出センサ用マグネット１０の相対位置の精度をさらに良くすることができるため、モータ効率の向上が図れる。
【００２９】
以上、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、他にも種々のものが想定される。例えば、第１及び第２の実施形態では、ベアリング２を２つ備えたモータについて説明したが、ベアリング２は３つ以上備えてもよい。その場合、図２で説明したベアリングスペーサ２５は、複数のベアリング間の少なくとも１箇所に設けられてもよい。また、本発明に係るモータは、シャフト１の駆動回路基板側１ｂにベアリング２を設けない構成であるため、例えば、駆動回路基板１１への伝熱防止効果をより高めるべく駆動回路基板１１と回転子４との間に断熱用の仕切り板を設ける等、モータケース９内におけるシャフト１の駆動回路基板側１ｂのレイアウトの自由度を高めることができる。
【符号の説明】
【００３０】
１  シャフト
２  ボールベアリング
４  回転子
５  ステータコア
６  モータケース本体
８  基板ケース
９  モータケース
１０  位置検出センサ用マグネット
１１  駆動回路基板
１２  位置検出用センサ
１５  電機子コイル
２５  ベアリングスペーサ
３０  マグネット保持板
３１  保持板本体
３２  係止壁
【図１】
2010284007.tif 000003
【図２】
2010284007.tif 000004